linux输入子系统概念介绍

在此文章之前，我们讲解的都是简单的字符驱动，涉及的内容有字符驱动的框架、自动创建设备节点、linux中断、poll机制、异步通知、同步互斥、非阻塞、定时器去抖动。

上一节文章链接：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17589311

在这一节里，我们要引入linux的分离分层的概念，linux输入子系统是一个很好的代表，在讲解如何编写input子系统的驱动之前，我们理所当然的要先好好认识一下input子系统的框架。

一、linux输入子系统的框架（摘自作者：刘洪涛,华清远见嵌入式学院讲师。）

下图是input输入子系统框架，输入子系统由输入子系统核心层(Input Core),驱动层和事件处理层（Event Handler）

三部份组成。一个输入事件，如鼠标移动，键盘按键按下，joystick的移动等等通过

input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到达用户空间传给应用程序。

二、drivers/input/input.c：

入口函数input_init > err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);

 static int __init input_init(void)
 {
     int err;
     ...
     /* 创建类 */
     err = class_register(&input_class);
     ...
     /* 注册一个字符驱动，主设备号为13 */
     err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);
     ...
     return 0;
 }

只有一个open函数，其他read,write函数呢？

 static const struct file_operations input_fops = {
     .owner = THIS_MODULE,
     .open = input_open_file,
 };

input_open_file函数

 static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)
 {
     struct input_handler *handler;
     const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
     int err;
     ...
     /* 以次设备号为下标，在input_table数组找到一项handler */
     handler = input_table[iminor(inode) >> 5];

     /* 通过handler找到一个新的fops */
     new_fops = fops_get(handler->fops);
     ...
     old_fops = file->f_op;
     /* 从此file->f_op = new_fops */
     file->f_op = new_fops;
     ...
     /* 用新的new_fops的打开函数 */
     err = new_fops->open(inode, file);
     ...
     return err;
 }

input_handlerj结构体成员

 struct input_handler {

     void *private;

     void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
     int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
     void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
     void (*start)(struct input_handle *handle);

     const struct file_operations *fops;
     int minor;
     const char *name;

     const struct input_device_id *id_table;
     const struct input_device_id *blacklist;

     struct list_head    h_list;
     struct list_head    node;
 };

问：怎么读按键？

APP：read > ... > file->f_op->read 

问：input_table数组由谁构造？

答：input_register_handler

三、input_register_handler函数（注册input_handler）

 int input_register_handler(struct input_handler *handler)
 {
     struct input_dev *dev;
     ...
     INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
     ...
     /* 将handler放入input_table数组 */
     input_table[handler->minor >> 5] = handler;
     ...
     /* 将handler放入input_handler_list链表 */
     list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
     ...
     /* 对于每个input_dev，调用input_attach_handler
      * 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev
      */
     list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
         input_attach_handler(dev, handler);
     ...
 }

四、input_register_device函数（注册input_dev）

 int input_register_device(struct input_dev *dev)
 {
     ...
     struct input_handler *handler;
     ...
     device_add(&dev->dev);
     ...
     /* 把input_dev放入input_dev_list链表 */
     list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
     ...
     /* 对于每一个input_handler，都调用input_attach_handler
      * 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev
      */
     list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
         input_attach_handler(dev, handler);
     ...
 }

五、input_attach_handler函数

 static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
 {
     const struct input_device_id *id;
     ...
     /* 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev */
     input_match_device(handler->id_table, dev);
     ...
     /* 若支持，则调用handler的connect函数，建立连接 */
     handler->connect(handler, dev, id);
     ...
 }

小总结：

注册input_dev或input_handler时，会两两比较左边的input_dev和右边的input_handler，根据input_handler的id_table判断这个input_handler能否支持这个input_dev，如果能支持，则调用input_handler的connect函数建立"连接"。

问：如何建立连接connect？

答：举例，evdev_connect函数

 static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
              const struct input_device_id *id)
 {
     struct evdev *evdev;
     ...

     /* 分配一个input_handle */
     evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
     ...
     snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);
     evdev->exist = 1;
     evdev->minor = minor;

     evdev->handle.dev = input_get_device(dev); // 指向左边的input_dev
     evdev->handle.name = evdev->name;
     evdev->handle.handler = handler; // 指向右边的input_handler
     evdev->handle.private = evdev;

     /* 设置dev结构体成员 */
     dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);
     evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);
     evdev->dev.class = &input_class;
     evdev->dev.parent = &dev->dev;
     evdev->dev.release = evdev_free;
     device_initialize(&evdev->dev);

     /* 注册 */
     input_register_handle(&evdev->handle);
     ...
 }

input_handle结构体成员

 struct input_handle {

     void *private;

     int open;
     const char *name;

     struct input_dev *dev;
     struct input_handler *handler;

     struct list_head    d_node;
     struct list_head    h_node;
 };

问：input_register_handle如何注册？

 int input_register_handle(struct input_handle *handle)
 {
     struct input_handler *handler = handle->handler;
     struct input_dev *dev = handle->dev;
     ...

     /* 把handle->d_node添加到dev->h_list
      * 这样，就可以从dev->h_list找到handle，进而找到handler
      */
     list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
     ...

     /* 把handle->h_node添加到handler->h_list
      * 这样，就可以从handler->h_list找到handle，进而找到dev
      */
     list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list);
     ...
     return 0;
 }

小总结：

怎么建立连接connect？
1. 分配一个input_handle结构体
2. 
input_handle.dev = input_dev;  // 指向左边的input_dev
input_handle.handler = input_handler;  // 指向右边的input_handler
3. 注册：
   input_handler->h_list = &input_handle;
   inpu_dev->h_list      = &input_handle;

六、怎么读按键？

答：举例,evdev_read

 static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,
               size_t count, loff_t *ppos)
 {
     struct evdev_client *client = file->private_data;
     struct evdev *evdev = client->evdev;
     struct input_event event;
     ...

     /* 无数据并且是非阻塞方式打开，则立刻返回 */
     if (client->head == client->tail && evdev->exist &&
         (file->f_flags & O_NONBLOCK))
         return -EAGAIN;

     /* 否则休眠 */
     retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,
         client->head != client->tail || !evdev->exist);
     ...
 }

问：谁来唤醒？

搜索evdev->wait发现是evdev_event唤醒的

 static void evdev_event(struct input_handle *handle,
             unsigned int type, unsigned int code, int value)
 {
     struct evdev *evdev = handle->private;
     struct evdev_client *client;
     struct input_event event;
     ...
     /* 唤醒 */
     wake_up_interruptible(&evdev->wait);
 }

问：evdev_event被谁调用？

答：应该是硬件相关的代码，input_dev那层调用的在设备的中断服务程序里，确定事件是什么，然后调用相应的input_handler的event处理函数。

举例，在drivers/input/keyboard/gpio_keys.c里的gpio_keys_isr函数

 static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id)
 {
     struct gpio_button_data *bdata = dev_id;
     struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
     ...
     /* 上报事件 */
     gpio_keys_report_event(bdata);
     return IRQ_HANDLED;
 }</span>

gpio_keys_report_event函数

 static void gpio_keys_report_event(struct gpio_button_data *bdata)
 {
     struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
     struct input_dev *input = bdata->input;
     unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
     int state = (gpio_get_value(button->gpio) ? 1 : 0) ^ button->active_low;

     /* 上报事件 */
     input_event(input, type, button->code, !!state);
     input_sync(input);
 }</span>

问：input_event函数如何上报事件

答：

 input_event-->input_handle_event-->input_pass_event
 list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node)
 if (handle->open)
 handle->handler->event(handle,
 type, code, value);

怎么写符合输入子系统框架的驱动程序？

1. 分配一个input_dev结构体
2. 设置
3. 注册
4. 硬件相关的代码，比如在中断服务程序里上报事件